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在上次的文章中(全球生質能最新發展趨勢(上)),我們提到了全球生質能發展的整體概況,本文將依照固態、氣態與液態生質能,分別說明2018全球的發展狀況。

1.固態生質能

固態生質燃料在應用上,包括:工業供熱、家庭供暖,以及發電,尤其大型生質能發電主要以固態生質燃料作為發電燃料,常見燃料包含:都市廢棄物、農林剩餘資材或種植專門能源作物,這些燃料也能透過加工及運輸,應用在最具海外商機的市場,例如:生質顆粒燃料透過國際貿易,經常用於大型電廠、與燃煤混燒、以及汽電共生系統。

以巴西為例,當地常使用蔗渣及農業剩餘資材作為供熱及發電燃料,巴西政府也大力推動生質能源,2017年已投產及開發中之生質能廠包含:Sunbird Bioenergy Africa之32MW生質能廠,燃料則採用蔗渣、芒草、木屑及高粱等,所產生之電力供應農業部門使用,剩餘電力則銷售至國家電網。

目前都市廢棄物(MSW)作為電力或供熱燃料的技術已相當成熟,在歐洲及日本的推動方向,主要用於改善廢棄物管理與減少廢棄物送到垃圾掩埋場的數量,同時以生質能源取代化石燃料。由於都市化導致廢棄物增加,進而產生廢物處理問題,因此都市廢棄物轉能源在部分新興及發展中國家更廣泛地應用,例如:中國大陸以廢棄物轉能源作為垃圾掩埋場的替代方案。焚化爐發電也開始在亞洲其他地區與非洲進行開發,例如:塞爾維亞的Addis Ababa於2017年開始興建廢棄物轉能源廠,其產能預計每天可處理1,400噸都市廢棄物,每年約可產生185GWh電力(相當於1.85億度電),足以滿足25%住宅用電需求。法國Suez公司(廢棄物管理公司)在泰國春武里府(Chonburi)開始興建一座裝置容量為8.63MW的工業廢物轉能源電廠,預計每年將可處理約10萬噸廢棄物。

全球工業用木顆粒(主要用於電廠)及供暖用木顆粒的產量與貿易量持續擴大。2017年產量約3,000萬噸,其中約1,400萬噸用於住宅與商業供暖市場,尤其以義大利、德國及瑞典為主要市場,但市場需求並未顯著成長;約1,600萬噸則使用於工業部門作為發電用燃料,自2016年起已成長超過20%,其中又以歐洲為工業木顆粒的主要消費市場,並由英國占主導地位。2017年英國已使用750萬噸木顆粒作為發電燃料,英國Drax為全球最大生質能電廠與木顆粒用戶,Drax已將3座燃煤機組(共1.9GW)轉換為以木顆粒為燃料,目前正進行第4座燃煤機組轉換,該公司為確保木顆粒產量,於美國路易斯安那州設立木顆粒廠,每年約可供應4.5萬噸木顆粒。丹麥則是歐洲第2大木顆粒市場,2017年消費量為270萬噸。

韓國與日本市場成長快速,2017年木顆粒產量約260萬噸,由於2020年各電廠將陸續投產,屆時需求預期將超過1,000萬噸。此外,由於日本政府調降FiT補貼費率,日本開發商急於在2017年底前取得生質能發電計畫核准,導致2017年年中已核准12.4GW裝置容量(超過800項)的開發計畫,幾乎是日本2030年生質能裝置容量目標的兩倍。

美國為全球最大木顆粒生產國與出口國,2017年底共有87座木顆粒廠,每年約可供應1,070萬公噸木顆粒。2017年實際產量為530萬噸,其中470萬噸出口至其他國家,主要出口至歐洲(英國為大宗),而其他主要木顆粒生產國及出口國則是加拿大與拉脫維亞。

2.氣態生質能

氣態生質燃料以沼氣為主,沼氣可以進一步去除二氧化碳及其他氣體,成為生質甲烷。

歐洲方面,根據European Biogas Association(以下簡稱EBA)對歐洲沼氣工廠之統計,截至2016年止,歐洲營運中沼氣工廠共計17,662家,相較2015年成長1.65%,而其中223家為當年度新增家數(詳見圖1)。雖然歐洲沼氣工廠數量自2015年呈現穩定狀態,但裝置容量仍持續成長,2016年已達到9,985MW,當年度新增裝置容量為858MW(詳見圖2),較2015年成長9%。歐洲目前共有超過500座生質甲烷廠,2016年產量為17,264GWh,但受到法規改變使得補貼受到影響,部分市場(如:英國)成長已減緩。

資料來源:European Biogas Association(EBA)
1 歐盟營運中沼氣工廠家數統計

資料來源:European Biogas Association(EBA)
2 歐盟沼氣發電裝置容量

3.液態生質能

液態生質燃料主要作為運輸用燃料,通常與傳統運輸燃料(例如:汽油或柴油)混合使用。

2017年全球液態生質燃料產量為1,427億公升,較2016年成長約3.5%。美國與巴西為目前液態生質燃料產量最大之國家,約占全球生質燃料產量70%,生質燃料產量居次的國家依序為德國、阿根廷、中國大陸與法國(印尼產量降至全球第8名)。全球生質燃料產量中,約73.93%為生質酒精,21.51%為生質柴油,僅約4.56%為HVO(詳見表1)。

1 2017年全球液態生質燃料產量排名前15大國家
單位:10億公升
資料來源:REN21 (2018), “Renewables 2018 Global Status Report”

液態生質燃料產量持續緩慢成長,嚴重仰賴政策與法規,例如:國家生質燃料政策(RenovaBio initiative)是推動巴西液態生質燃料產業發展的主要推手;美國「再生燃料標準」(Renewable Fuel Standard, RFS)未來發展仍舊不明;歐盟再生能源指令(the Renewable Energy Directive)對2020年至2030年間液態生質燃料存在不確定性,可能將會限制使用糧食作物做為生質燃料來源,並越來越重視先進生質燃料;在印度與中國大陸,液態生質燃料則是優先被考慮,中期發展重點為先進生質燃料。

雖然各國政策存在不確定性,但美國生質酒精及生質柴油產量仍繼續成長,以滿足國內與出口市場需求,2017年美國生質酒精出口量達到歷史新高,也有一些新增投資開發計畫,例如:美國Poet公司將生質酒精工廠的產能從每年2.65億公升增加至5.68億公升;美國Cargill公司正於堪薩斯州興建一座先進生質柴油工廠;美國世界能源公司與加拿大Biox公司合作的德克薩斯州休斯頓的生質柴油廠正式投產。

雖然在運輸部門推動液態生質燃料,大部分由政策與法規所引導,但世界企業永續發展委員會(World Business Council for Sustainable Development, WBCSD)認為相較化石燃料,液態生質燃料可減少超過50%碳排放,為了提升液態生質燃料需求,該倡議聚集了原料生產商到運輸車隊營運商等整個供應鏈廠商,截至2017年底,已有20多家國際公司參與,並已擴展至全球四大洲。

2017年,先進生質燃料仍在全球持續進行生產與使用,其目的在於生產滿足政策永續性要求的生質燃料,包括相較於以醣、澱粉及油脂為料源之生質燃料,生命週期碳排放較少,以及對土地利用影響較小之燃料(例如:以廢棄物或剩餘資材作為料源),並直接取代運輸系統之化石燃料或以高比率生質燃料與傳統燃料混合。

2017年新生質燃料市場由氫化植物油(HVO/HEFA)主導,其次為纖維酒精(以纖維材料為料源,如:農作物剩餘資材),以及來自熱裂解(含氣化與裂解)所產生的燃料。氫化植物油(料源包含廢食用油、妥爾油(tall oil)及其他)產量於2017年持續成長,主要是提升現有產能讓產量增加,而且越來越重視使用非糧食作物做為原料。

雖然航空業使用生質燃料油僅占該行業燃料消費量很小比率,但2017年部分航空公司與機場在使用生質燃料方面已經取得進展,將生質燃料使用於長途飛行,例如:維珍澳洲航空向美國Gevo公司採購航空燃料,芝加哥歐海爾國際機場(O’Hare airport)亦在試用期間供應8家航空公司使用Gevo公司生產的生質燃料。澳洲航空則與法國Agrisoma簽屬長期供應契約,供應由阿比西尼亞芥菜(Brassica carinata)的種子所提取之生質燃料,由洛杉磯飛往墨爾本之跨太平洋航線則摻配10%生質燃料使用。中國大陸海南航空則以廢食用油所生產之生質燃料油,自北京飛往芝加哥。

海洋運輸由於受到減碳目標影響,對使用液態生質燃料也開始感到興趣,荷蘭也出現將液態生質燃料使用於鐵路運輸之案例。

從上面固態、氣態與液態生質能產業的發展狀況來看,可以發現各國政府政策主導整個生質能產業的發展,歐美等已開發國家仍是生質能產業主要的供應者與消費者。

下一篇「2018全球生質能最新發展趨勢(下)」的最終回,我們將會進一步探討近年來生質能發展過程面臨的重大挑戰,包含政策面與產業面的挑戰。

 

註:將沼氣進一步去除二氧化碳、矽氧烷與硫化氫等雜質,壓縮後成為生質甲烷(Biomethane),生質甲烷可以直接作為天然氣替代品。

責任編輯:蘇佩伊

 

參考文獻

  1. Bloomberg New Energy Finance (2017), “2H 2017 Global Biomass Market Outlook.”
  2. Bloomberg New Energy Finance (2018), “2018 Global Biomass Market Outlook.”
  3. REN21 (2018), “Renewables 2018 Global Status Report.”

 

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